等離子點(diǎn)火煤粉鍋爐在煤粉鍋爐上的應(yīng)用

等離子點(diǎn)火煤粉鍋爐在煤粉鍋爐上的應(yīng)用

對(duì)于國(guó)家康平發(fā)電有限公司2.600mw無(wú)油電廠項(xiàng)目鍋爐，根據(jù)無(wú)油電廠的設(shè)計(jì)方案，將其改造為離子點(diǎn)火系統(tǒng)。改造后，鍋爐可以完全啟動(dòng)無(wú)油火焰，并穩(wěn)定燃燒。按等離子點(diǎn)火設(shè)計(jì)思想,以確保安全、穩(wěn)定點(diǎn)燃、不發(fā)生爐膛爆燃、二次燃燒、燃燒器結(jié)渣、滿足機(jī)組啟動(dòng)曲線的要求為前提,采用具體措施實(shí)施等離子點(diǎn)火和穩(wěn)燃無(wú)油操作。1等離子燃燒及冷卻風(fēng)系統(tǒng)圖2國(guó)電康平發(fā)電有限公司2×600MW鍋爐是結(jié)合燃用煤質(zhì)特征和自然條件設(shè)計(jì)的超臨界參數(shù)變壓運(yùn)行直流鍋爐。鍋爐為超臨界壓力、單爐膛、一次再熱、平衡通風(fēng)、室內(nèi)布置、固態(tài)排渣、全鋼構(gòu)架、全懸吊結(jié)構(gòu)П型布置。采用前后墻對(duì)沖燃燒方式,并配置旋流燃燒器。設(shè)計(jì)煤種為遼寧鐵法礦劣質(zhì)煙煤。制粉系統(tǒng)采用中速磨直吹系統(tǒng),每爐配6臺(tái)磨煤機(jī),B-MCR工況下5臺(tái)運(yùn)行,1臺(tái)備用。每臺(tái)磨煤機(jī)供布置于前(或后墻)一層的LNASB燃燒器,燃燒器噴口數(shù)量與磨煤機(jī)數(shù)量相匹配,前、后墻各3層(共6層LNASB型燃燒器),每層布置5只。在煤粉燃燒器上方前、后墻各布置一層燃盡風(fēng),每層有5個(gè)風(fēng)口。將鍋爐前墻下層和后墻下層的10只煤粉燃燒器改造為等離子點(diǎn)火煤粉燃燒器,徹底取消原燃燒器設(shè)計(jì)的中心風(fēng)筒及油槍結(jié)構(gòu),用等離子點(diǎn)火器代替原來(lái)的油槍,一次風(fēng)由原設(shè)計(jì)的帶有一定旋流的方式改為純直流方式進(jìn)入燃燒器,同時(shí)增大原燃燒器一次風(fēng)筒的噴口截面積,并在一次風(fēng)與二次風(fēng)之間增加夾心風(fēng)。該燃燒器后端裝有等離子點(diǎn)火器,在鍋爐點(diǎn)火啟動(dòng)階段,點(diǎn)火器產(chǎn)生的等離子電弧可將燃燒器的煤粉直接點(diǎn)燃。在鍋爐高負(fù)荷運(yùn)行階段,燃燒器可作為正常主燃燒器使用。經(jīng)過(guò)數(shù)值模擬計(jì)算和試驗(yàn)臺(tái)點(diǎn)火試驗(yàn),改造后的等離子燃燒器能保證點(diǎn)燃鍋爐的設(shè)計(jì)煤種,其作為主燃燒器使用時(shí)的綜合性能與原煤粉燃燒器基本相同,NOx排放等性能優(yōu)于原燃燒器。鍋爐啟動(dòng)過(guò)程中利用下層的B、E磨煤機(jī)及等離子點(diǎn)火系統(tǒng)即可完成鍋爐啟動(dòng)、汽輪機(jī)沖轉(zhuǎn)、發(fā)電機(jī)并網(wǎng)并帶負(fù)荷,此時(shí)爐膛溫度已達(dá)到較高水平,等離子燃燒器的火焰可直接引燃上層煤粉燃燒器,使機(jī)組實(shí)現(xiàn)完全無(wú)油啟動(dòng)。a.冷卻水系統(tǒng)等離子裝置在點(diǎn)火過(guò)程中要產(chǎn)生大量的熱量,為冷卻等離子裝置的陰極、陽(yáng)極和線圈,等離子點(diǎn)火系統(tǒng)中設(shè)有專用的冷卻水統(tǒng)。為保護(hù)等離子裝置本身不結(jié)垢,需用除鹽水冷卻陰、陽(yáng)極和線圈。冷卻水水源取自鍋爐房閉式冷卻除鹽水母管,通過(guò)2臺(tái)(一運(yùn)一備)管道泵分別送至就地點(diǎn)火發(fā)生器。回水經(jīng)冷卻后回至冷卻除鹽水回水母管。如不考慮等離子發(fā)生器的備用,當(dāng)本爐的等離子燃燒器全部停用時(shí),管道泵可停止運(yùn)行,閉式冷卻水通過(guò)泵的漏流來(lái)冷卻等離子設(shè)備。b.等離子火檢冷卻風(fēng)和載體風(fēng)系統(tǒng)等離子發(fā)生器應(yīng)采用穩(wěn)壓、潔凈、干燥的空氣作為等離子載體,采用現(xiàn)場(chǎng)的儀用壓縮空氣為等離子發(fā)生器提供載體。壓縮空氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主要參數(shù)(單臺(tái)等離子發(fā)生器)如下。最低氣壓:0.04MPa(調(diào)節(jié)閥后0.02MPa);最高氣壓:0.2MPa;點(diǎn)火器前空氣壓力;58kPa;消耗量:80100Nm3/h。如不考慮等離子發(fā)生器的備用,在等離子停止工作后,為減少壓縮空氣的消耗量,可切換至FSSS冷卻風(fēng)繼續(xù)對(duì)等離子設(shè)備進(jìn)行冷卻。c.磨煤機(jī)冷爐制粉系統(tǒng)冷爐制粉系統(tǒng)采用在鍋爐B側(cè)一次風(fēng)熱風(fēng)主風(fēng)道上加裝旁路蒸汽加熱器的方案,并在兩側(cè)熱風(fēng)主風(fēng)道上加裝關(guān)斷門,鍋爐冷態(tài)啟動(dòng)時(shí)先啟動(dòng)B側(cè)的一次風(fēng)機(jī),一次風(fēng)均通過(guò)蒸汽加熱器后再進(jìn)入磨煤機(jī),保證磨煤機(jī)入口風(fēng)溫滿足磨煤機(jī)干燥出力的要求,具體設(shè)計(jì)布置方案見(jiàn)圖1。蒸汽加熱器(暖風(fēng)器)汽源取自廠用高壓輔助蒸汽,壓力約為1.0MPa,溫度為320℃。加熱器設(shè)計(jì)的進(jìn)口空氣溫度正常為20℃,在冬季極端情況下可低于-30℃,加熱器出口風(fēng)溫可加熱為160170℃,見(jiàn)圖2。啟動(dòng)冷爐制粉系統(tǒng)時(shí)要注意檢查一次風(fēng)系統(tǒng)安裝的完整性,確認(rèn)暖風(fēng)器來(lái)汽管路上的閥門、疏水閥等調(diào)整靈活、方向正確、開(kāi)關(guān)到位。在暖風(fēng)器投運(yùn)時(shí)要逐步暖管,檢查蒸汽、疏水系統(tǒng)的嚴(yán)密性,暖風(fēng)器投入初期應(yīng)通過(guò)疏水閥旁路進(jìn)行疏水,待疏水水質(zhì)潔凈后再通過(guò)疏水閥進(jìn)行疏水。關(guān)閉兩側(cè)一次風(fēng)主風(fēng)道上的插板門,啟動(dòng)B側(cè)一次風(fēng)機(jī),B、E磨煤機(jī)通風(fēng),檢查暖風(fēng)器前后風(fēng)道、燃燒器及風(fēng)箱周圍系統(tǒng)的嚴(yán)密性。投入暖風(fēng)器的蒸汽,對(duì)E、B磨煤機(jī)進(jìn)行暖磨。調(diào)整磨煤機(jī)的通風(fēng)量,記錄暖風(fēng)器進(jìn)出口風(fēng)壓、風(fēng)溫,考核暖風(fēng)器性能。d.等離子燃燒器電氣系統(tǒng)每臺(tái)鍋爐配有5套等離子電源控制柜、5臺(tái)隔離變壓器,鍋爐的等離子電源柜為本爐的一層等離子發(fā)生器供電,必要時(shí)還可通過(guò)電源切換開(kāi)關(guān)為本爐的第二層或臨爐的第二層等離子發(fā)生器供電。電源柜的各項(xiàng)控制信號(hào)以硬接線方式進(jìn)入機(jī)組DCS系統(tǒng),運(yùn)行人員可在DCS中直接控制各等離子設(shè)備。e.圖像火檢系統(tǒng)鍋爐為每個(gè)煤粉燃燒器配有一套圖像火焰監(jiān)測(cè)裝置,在燃燒器后端面的窺視孔位置安裝1只圖像火檢探頭,探頭套管沿外旋流二次風(fēng)風(fēng)室一直向前延伸到燃燒器前端面。探頭套管的前端內(nèi)部安裝有CCD攝像機(jī),其視頻信號(hào)送至集控室內(nèi)16畫面分割器,經(jīng)處理后送到電視屏幕,運(yùn)行人員可在點(diǎn)火期間同時(shí)監(jiān)視10只等離子點(diǎn)火燃燒器的火焰。2等距系統(tǒng)的各種連接和保護(hù)試驗(yàn)2.1等離子點(diǎn)火器在b、e磨煤機(jī)啟動(dòng)狀態(tài)下運(yùn)行情況為保證機(jī)組安全及等離子點(diǎn)火系統(tǒng)正常運(yùn)行,結(jié)合康平發(fā)電有限公司機(jī)組等離子點(diǎn)火設(shè)備的設(shè)計(jì)特點(diǎn),需對(duì)其FSSS邏輯進(jìn)行修改。a.在FSSS中設(shè)計(jì)B磨煤機(jī)“點(diǎn)火狀態(tài)”與“正常運(yùn)行狀態(tài)”2種運(yùn)行模式,并可相互切換(E磨同B磨)。b.由S7-200送10個(gè)接點(diǎn)信號(hào)給鍋爐DCS系統(tǒng),分別代表10臺(tái)等離子點(diǎn)火器運(yùn)行正常,B或E磨煤機(jī)啟動(dòng)條件中以5臺(tái)等離子點(diǎn)火器運(yùn)行正常的條件替代原邏輯條件中的下層油槍投入條件。c.任一等離子點(diǎn)火裝置異常時(shí),輸出“等離子點(diǎn)火裝置故障”信號(hào)至DCS報(bào)警。d.任一等離子點(diǎn)火燃燒器壁溫超溫時(shí),輸出“等離子燃燒器超溫”信號(hào)至DCS報(bào)警。e.當(dāng)B磨在“點(diǎn)火狀態(tài)”下運(yùn)行時(shí),任意2只等離子裝置故障,聯(lián)鎖停B磨煤機(jī);當(dāng)B磨在“正常運(yùn)行狀態(tài)”下運(yùn)行時(shí),任意2只或2只以上等離子裝置故障時(shí),B磨煤機(jī)不再聯(lián)鎖停止(E磨同B磨)。f.B磨煤機(jī)跳閘(取緊急停磨信號(hào)),聯(lián)鎖5號(hào)等離子點(diǎn)火器跳閘(E磨同B磨)。g.鍋爐MFT時(shí),等離子點(diǎn)火器應(yīng)跳閘,并禁啟。h.B磨煤機(jī)運(yùn)行時(shí),下層燃燒器的火焰保護(hù)仍采用鍋爐原有的火檢裝置,爐膛滅火保護(hù)邏輯不變(E磨同B磨)。i.任一等離子點(diǎn)火裝置異常時(shí),關(guān)閉對(duì)應(yīng)的磨煤機(jī)出口一次風(fēng)門。2.2冷態(tài)試驗(yàn)點(diǎn)火系統(tǒng)停止程序冷態(tài)試驗(yàn)等離子點(diǎn)火器啟動(dòng)允許條件:鍋爐吹掃完成,載體風(fēng)壓力及冷卻水壓力滿足。試驗(yàn)內(nèi)容如下。a.冷態(tài)試驗(yàn)等離子點(diǎn)火系統(tǒng)啟動(dòng)程序。b.冷態(tài)試驗(yàn)等離子點(diǎn)火系統(tǒng)停止程序。c.冷態(tài)試驗(yàn)?zāi)ッ簷C(jī)在點(diǎn)火方式下的啟動(dòng)條件。d.冷態(tài)試驗(yàn)等離子點(diǎn)火系統(tǒng)保護(hù)停止條件:鍋爐MFT,磨煤機(jī)跳閘,冷卻水壓力不足。e.在試驗(yàn)位置啟動(dòng)磨煤機(jī),打開(kāi)磨出口插板門,試驗(yàn)單只及多只等離子點(diǎn)火器斷弧時(shí)保護(hù)動(dòng)作情況。f.冷態(tài)試驗(yàn)任一角等離子斷弧、燃燒器超溫時(shí),聲光報(bào)警系統(tǒng)的動(dòng)作情況。3等離子燃燒試驗(yàn)等離子點(diǎn)火系統(tǒng)的整套啟動(dòng)試運(yùn)分為2個(gè)階段進(jìn)行。第一階段:進(jìn)行鍋爐的純無(wú)油冷態(tài)啟動(dòng)試驗(yàn)。在鍋爐首次點(diǎn)火啟動(dòng)過(guò)程中進(jìn)行等離子燃燒器的啟動(dòng)和熱態(tài)性能試驗(yàn),驗(yàn)證燃燒器點(diǎn)火和穩(wěn)燃能力、不同煤粉量下的燃燒器工作狀況試驗(yàn)、等離子燃燒器配合磨煤機(jī)的出力范圍試驗(yàn)、采用等離子燃燒器點(diǎn)火時(shí)鍋爐溫升試驗(yàn)等。第二階段:在機(jī)組并網(wǎng)及以后的試運(yùn)階段進(jìn)行進(jìn)一步的相關(guān)試驗(yàn)。3.1等離子燃燒配合煤機(jī)的啟動(dòng)a.等離子磨煤斗用符合條件的煤種。檢查并將等離子對(duì)應(yīng)的磨煤機(jī)出口分離器擋板角度調(diào)整至較小值。檢查鍋爐具備啟動(dòng)點(diǎn)火條件,爐膛吹掃完成,進(jìn)行鍋爐冷態(tài)沖洗。b.啟動(dòng)B側(cè)一次風(fēng)機(jī),打開(kāi)等離子對(duì)應(yīng)的磨煤機(jī)出入口風(fēng)門進(jìn)行通風(fēng)。維持廠用蒸汽壓力在較高壓力(不小于1.0MPa),逐步開(kāi)大磨入口暖風(fēng)器來(lái)汽閥門、疏水閥門,投入暖風(fēng)器運(yùn)行,進(jìn)行暖磨。調(diào)節(jié)燃燒器二次風(fēng)門在點(diǎn)火狀態(tài),風(fēng)量、風(fēng)壓在正常范圍內(nèi)。c.按順序啟動(dòng)B層等離子發(fā)生器,調(diào)節(jié)電弧功率在100kW左右。d.在B磨煤機(jī)滿足啟動(dòng)條件的情況下,啟動(dòng)磨煤機(jī)、給煤機(jī),保持給煤量在25t/h左右,控制磨煤機(jī)入口風(fēng)量為7075t/h。e.首次點(diǎn)火時(shí),應(yīng)注意記錄從磨煤機(jī)投運(yùn)至燃燒器噴口見(jiàn)火的時(shí)間間隔,如磨投運(yùn)后180s(可視現(xiàn)場(chǎng)情況靈活掌握)仍未著火,應(yīng)及時(shí)停止磨煤機(jī)運(yùn)行,待查明原因后再繼續(xù)試運(yùn)。著火穩(wěn)定后進(jìn)一步對(duì)磨的風(fēng)量、煤量進(jìn)行調(diào)整,使燃燒狀況達(dá)到最佳。f.根據(jù)機(jī)組試運(yùn)要求增大或減小B磨煤機(jī)出力,試驗(yàn)等離子燃燒器配合磨煤機(jī)的出力范圍,同時(shí)按風(fēng)煤比曲線及時(shí)對(duì)B磨風(fēng)量進(jìn)行調(diào)整,注意等離子燃燒器噴口著火情況,防止壁溫超溫。g.調(diào)整等離子裝置的電弧功率,確定等離子裝置的最低穩(wěn)燃功率。在保證燃燒效果的條件下可適當(dāng)降低電弧功率,以延長(zhǎng)陰極使用壽命。根據(jù)吹管過(guò)程中的鍋爐負(fù)荷要求增減B磨煤機(jī)磨煤量,必要時(shí)啟動(dòng)E磨煤機(jī)。h.當(dāng)鍋爐空預(yù)器后熱風(fēng)溫度高于180℃后,可打開(kāi)主一次風(fēng)道上插板門,同時(shí)退出蒸汽暖風(fēng)器運(yùn)行。i.在鍋爐穩(wěn)壓吹管過(guò)程中,可將E、B磨煤機(jī)煤量提高至40t/h以上,進(jìn)行等離子燃燒器的最大出力試驗(yàn),同時(shí)可根據(jù)鍋爐燃料量的需要進(jìn)行第3臺(tái)磨煤機(jī)的啟動(dòng)試驗(yàn)。j.吹管結(jié)束后,磨煤機(jī)停運(yùn)過(guò)程中在給煤機(jī)停運(yùn)后用大風(fēng)量對(duì)燃燒器進(jìn)行認(rèn)真吹掃,防止積粉。3.2地面等離子燃燒試驗(yàn)及低負(fù)荷時(shí)煤粉鍋爐低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)采用等離子點(diǎn)火裝置進(jìn)行穩(wěn)燃試驗(yàn)在機(jī)組完成整套啟動(dòng)后的并網(wǎng)過(guò)程中升負(fù)荷階段要進(jìn)行B、E兩層等離子燃燒器的最大出力試驗(yàn),同時(shí)要進(jìn)行下層等離子燃燒器火焰引燃上層煤粉燃燒器的試驗(yàn)及鍋爐低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)采用等離子點(diǎn)火裝置進(jìn)行穩(wěn)燃試驗(yàn)。具體試驗(yàn)項(xiàng)目根據(jù)機(jī)組試運(yùn)進(jìn)度進(jìn)行安排。3.3運(yùn)行注意事項(xiàng)a.點(diǎn)火前要根據(jù)等離子對(duì)應(yīng)的磨運(yùn)行方式做好給煤量與磨入口風(fēng)量等重要參數(shù)的預(yù)想,并在點(diǎn)火過(guò)程中嚴(yán)格按照龍?jiān)垂咎峁┑牟僮鹘ㄗh進(jìn)行磨的風(fēng)量、煤量調(diào)整。b.等離子點(diǎn)火燃燒器投入運(yùn)行初期,應(yīng)控制溫升,注意觀察、記錄煙溫探針的溫度,防止吹管臨時(shí)系統(tǒng)、再熱器系統(tǒng)超溫。c.當(dāng)磨煤機(jī)在“點(diǎn)火方式”下運(yùn)行,運(yùn)行的等離子點(diǎn)火器中的任1只發(fā)生斷弧時(shí),聲光報(bào)警系統(tǒng)將發(fā)出報(bào)警,同時(shí)此磨煤機(jī)對(duì)應(yīng)的出口一次風(fēng)管插板門自動(dòng)關(guān)閉。檢修維護(hù)人員應(yīng)及時(shí)檢查點(diǎn)火器斷弧原因,如陰極材料耗盡,應(yīng)迅速更換陰極頭,并將點(diǎn)火器投入備用。d.當(dāng)磨煤機(jī)在“點(diǎn)火方式”下運(yùn)行,等離子點(diǎn)火器的斷弧數(shù)量≥2只時(shí),將造成磨出口門“五取二”關(guān)閉的保護(hù)動(dòng)作,此時(shí)應(yīng)認(rèn)真檢查斷弧原因,問(wèn)題解決后再繼續(xù)進(jìn)行試運(yùn)。e.等離子點(diǎn)火燃燒器中心筒、噴口均裝有壁溫測(cè)點(diǎn),運(yùn)行中應(yīng)監(jiān)視溫度,正常情況下應(yīng)低于200℃,當(dāng)溫度超過(guò)400℃且繼續(xù)升高時(shí),應(yīng)及時(shí)增大風(fēng)量、減少煤量,防止燒壞燃燒器。f.當(dāng)鍋爐負(fù)荷升至斷油負(fù)荷以上(35%B-MCR)時(shí),運(yùn)行人員可將FSSS系統(tǒng)中磨煤機(jī)運(yùn)行方式切至“正常運(yùn)行